JP2012029087A

JP2012029087A - Oscillation device

Info

Publication number: JP2012029087A
Application number: JP2010166520A
Authority: JP
Inventors: Yasuharu Onishi; 康晴大西; Atsushi Kuroda; 淳黒田; Motoyoshi Komoda; 元喜菰田; Yuichiro Kishinami; 雄一郎岸波; Shigeo Sato; 重夫佐藤; Yukio Murata; 行雄村田; Tatsuya Uchikawa; 達也内川
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2010-07-23
Filing date: 2010-07-23
Publication date: 2012-02-09

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an oscillation device that is made slim and is capable of achieving adequate vibration amplitude and capable of generating flat frequency amplitude characteristics in broadband.SOLUTION: The oscillation device includes: a piezoelectric vibrator 10; a vibrating member 20 that constrains the piezoelectric vibrator 10 on one surface side and is composed of beam portions 21, 22, 23, and 24 extending from the piezoelectric vibrator 10; and a support member 30 that is located at the periphery of the piezoelectric vibrator 10 and supports the edges of the beam portions 21, 22, 23, and 24; the beam portion 21 and the beam portion 22 being symmetrical with respect to the centroid position of the piezoelectric vibrator 10, the beam portion 23 and the beam portion 24 being symmetrical with respect to the centroid position of the piezoelectric vibrator 10, and a resonance frequency generated by the beam portions 21, 22 and the piezoelectric vibrator 10 being different from a resonance frequency generated by the beam portions 23, 24 and the piezoelectric vibrator 10.

Description

本発明は、圧電振動子を用いた発振装置に関する。 The present invention relates to an oscillation device using a piezoelectric vibrator.

携帯機器などの電気音響変換器として、動電型電気音響変換器がある。動電型電気音響変換器は、磁気回路の作用を利用して振動振幅を発生させる。しかし、磁気回路は永久磁石やボイスコイル等の多数の部材によって構成されるため、動電型電気音響変換器では薄型化に限界があった。 There is an electrodynamic electroacoustic transducer as an electroacoustic transducer for a portable device or the like. The electrodynamic electroacoustic transducer generates a vibration amplitude by using an action of a magnetic circuit. However, since the magnetic circuit is composed of a large number of members such as a permanent magnet and a voice coil, the electrodynamic electroacoustic transducer has a limit in thinning.

動電型電気音響変換器に代わる電気音響変換器として、圧電型電気音響変換器がある。圧電型電気音響変換器は、圧電振動子に電界を印加することにより発生する伸縮運動を利用して、振動振幅を発生させるものである。圧電型電気音響変換器は、振動振幅を発生させるために多数の部材を必要としないため、薄型化に有利である。 As an electroacoustic transducer that replaces the electrodynamic electroacoustic transducer, there is a piezoelectric electroacoustic transducer. Piezoelectric electroacoustic transducers generate vibration amplitude by utilizing the expansion and contraction generated by applying an electric field to a piezoelectric vibrator. Piezoelectric electroacoustic transducers are advantageous for thinning because they do not require a large number of members in order to generate vibration amplitude.

圧電型電気音響変換器に関する技術として、特許文献１〜５に記載のものがある。特許文献５に記載の技術は、高内部ロスを有する材料を用いることにより、圧電型スピーカーの周波数特性の向上を図るというものである。また特許文献１では、圧電振動子を振動膜に当接させた指向性スピーカーが開示されている。さらに特許文献２に記載の技術は、圧電振動子を搭載した振動部材を任意に分割するというものである。 As technologies related to piezoelectric electroacoustic transducers, there are those described in Patent Documents 1 to 5. The technique described in Patent Document 5 is to improve the frequency characteristics of a piezoelectric speaker by using a material having a high internal loss. Patent Document 1 discloses a directional speaker in which a piezoelectric vibrator is in contact with a vibrating membrane. Furthermore, the technique described in Patent Document 2 is to arbitrarily divide a vibration member on which a piezoelectric vibrator is mounted.

特許文献３、及び４に記載の技術は、圧電振動子を拘束する振動部材を、四辺に位置する梁部を介して支持部材により支持するというものである。さらに特許文献４に記載の技術では、梁部の端部を下方に折り曲げるというものである。これらはいずれも、振動振幅を大きくしつつ、圧電型電気音響変換器の小型化を図ることを目的としている。 The techniques described in Patent Documents 3 and 4 support a vibration member that restrains a piezoelectric vibrator by a support member via beam portions located on four sides. Furthermore, in the technique described in Patent Document 4, the end portion of the beam portion is bent downward. All of these are intended to reduce the size of the piezoelectric electroacoustic transducer while increasing the vibration amplitude.

特開２００４−２８２２２１号公報JP 2004-282221 A 特開２００３−１５８７９５号公報JP 2003-158895 A ＷＯ２００５／０６７３４６号パンフレットWO2005 / 067346 pamphlet ＷＯ２００７／０２６７３６号パンフレットWO2007 / 026736 pamphlet 実開平０３−０７５６９８号公報Japanese Utility Model Publication No. 03-075698

圧電振動子を用いることにより、電気音響変換器の薄型化を図ることができる。一方で、圧電振動子を構成するセラミック材料は、機械的品質係数（Ｑ値）が高い。このため圧電型電気音響変換器では、基本共振周波数近傍において振幅が大きく、それ以外の帯域では振幅が著しく減衰してしまう。またセラミック材料の剛性が高いことから、十分な振動振幅を得ることが難しい。従って、薄型化を図りつつ、十分な振動振幅を得ることができ、かつ広帯域において周波数振幅特性を平坦に近くすることができる発振装置が求められている。 By using the piezoelectric vibrator, the electroacoustic transducer can be thinned. On the other hand, the ceramic material constituting the piezoelectric vibrator has a high mechanical quality factor (Q value). For this reason, in the piezoelectric electroacoustic transducer, the amplitude is large in the vicinity of the fundamental resonance frequency, and the amplitude is significantly attenuated in other bands. In addition, since the ceramic material has high rigidity, it is difficult to obtain sufficient vibration amplitude. Therefore, there is a demand for an oscillation device that can obtain a sufficient vibration amplitude while reducing the thickness, and can make the frequency amplitude characteristic nearly flat in a wide band.

本発明の目的は、薄型化を図りつつ、十分な振動振幅を得ることができ、かつ広帯域において周波数振幅特性を平坦に近くすることができる発振装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an oscillating device capable of obtaining a sufficient vibration amplitude while achieving a reduction in thickness, and capable of making the frequency amplitude characteristic nearly flat in a wide band.

本発明によれば、第１の圧電振動子と、
一面側において前記第１の圧電振動子を拘束し、前記第１の圧電振動子から伸びる複数の梁部により構成される振動部材と、
前記第１の圧電振動子の周囲に位置し、前記複数の梁部の端部を支持する支持部材と、
を備え、
前記複数の梁部は、前記第１の圧電振動子の重心位置を中心に対称である少なくとも２つの前記梁部からなる組を複数構成しており、
前記複数の組のうち少なくとも１組を構成する前記梁部と前記第１の圧電振動子により生じる共振周波数は、他の組を構成する前記梁部と前記第１の圧電振動子により生じる共振周波数と異なる発振装置が提供される。 According to the present invention, a first piezoelectric vibrator;
A vibration member configured by a plurality of beam portions that constrain the first piezoelectric vibrator on one surface side and extend from the first piezoelectric vibrator;
A support member positioned around the first piezoelectric vibrator and supporting ends of the plurality of beam portions;
With
The plurality of beam portions constitutes a plurality of sets of at least two beam portions that are symmetric with respect to the center of gravity of the first piezoelectric vibrator,
The resonance frequency generated by the beam part and the first piezoelectric vibrator constituting at least one of the plurality of sets is the resonance frequency generated by the beam part and the first piezoelectric vibrator constituting another group. A different oscillation device is provided.

本発明によれば、薄型化を図りつつ、十分な振動振幅を得ることができ、かつ広帯域において周波数振幅特性を平坦に近くすることができる発振装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an oscillating device capable of obtaining a sufficient vibration amplitude while reducing the thickness, and capable of making the frequency amplitude characteristic nearly flat in a wide band.

第１の実施形態に係る発振装置を示す平面図である。1 is a plan view showing an oscillation device according to a first embodiment. 図１に示す圧電振動子を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the piezoelectric vibrator shown in FIG. 第２の実施形態に係る発振装置を示す平面図である。It is a top view which shows the oscillation apparatus which concerns on 2nd Embodiment. 第３の実施形態に係る発振装置を示す平面図である。It is a top view which shows the oscillation apparatus which concerns on 3rd Embodiment. 第４の実施形態に係る発振装置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the oscillation apparatus which concerns on 4th Embodiment. 第５の実施形態に係る圧電振動子を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the piezoelectric vibrator which concerns on 5th Embodiment. 携帯通信端末の構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of a portable communication terminal. 第１の比較例に係る発振装置を示す平面図である。It is a top view which shows the oscillation apparatus which concerns on a 1st comparative example.

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In all the drawings, the same reference numerals are given to the same components, and the description will be omitted as appropriate.

図１は、第１の実施形態に係る発振装置１００を示す平面図である。発振装置１００は、圧電振動子１０と、振動部材２０と、支持部材３０と、を備えている。振動部材２０は、梁部２１、２２、２３、２４により構成されている。発振装置１００は、例えばスピーカー、又は音波センサの発振源として使用される。また圧電体の焦電効果を利用することで温度センサとして機能することもできる。発振装置１００をスピーカーとして使用する場合、例えば電子機器（携帯電話、ラップトップ型コンピュータ、小型ゲーム機器等）の音源として用いられる。 FIG. 1 is a plan view showing an oscillation device 100 according to the first embodiment. The oscillation device 100 includes a piezoelectric vibrator 10, a vibration member 20, and a support member 30. The vibration member 20 includes beam portions 21, 22, 23, and 24. The oscillation device 100 is used as an oscillation source of a speaker or a sound wave sensor, for example. It can also function as a temperature sensor by utilizing the pyroelectric effect of the piezoelectric body. When the oscillation device 100 is used as a speaker, for example, it is used as a sound source of an electronic device (a mobile phone, a laptop computer, a small game device, etc.).

振動部材２０は、一面側において圧電振動子１０を拘束している。なお振動部材２０のうち、圧電振動子１０と重なる部分は、図中の点線によって示している（図３、図４において同様）。支持部材３０は、圧電振動子１０の周囲に位置している。また支持部材３０は梁部２１、２２、２３、２４の端部を支持している。梁部２１と梁部２２は、圧電振動子１０の重心位置を中心に対称に設けられている。梁部２３と梁部２４は、圧電振動子１０の重心位置を中心に対称に設けられている。また梁部２１、２２は、支持部材３０の角部により支持されている。そして梁部２３、２４は、支持部材３０の辺と垂直な方向に伸長し、支持部材３０により支持されている。 The vibration member 20 restrains the piezoelectric vibrator 10 on one surface side. Note that a portion of the vibration member 20 that overlaps the piezoelectric vibrator 10 is indicated by a dotted line in the figure (the same applies to FIGS. 3 and 4). The support member 30 is located around the piezoelectric vibrator 10. The support member 30 supports the end portions of the beam portions 21, 22, 23, and 24. The beam portion 21 and the beam portion 22 are provided symmetrically about the position of the center of gravity of the piezoelectric vibrator 10. The beam portion 23 and the beam portion 24 are provided symmetrically about the position of the center of gravity of the piezoelectric vibrator 10. The beam portions 21 and 22 are supported by corner portions of the support member 30. The beam portions 23 and 24 extend in a direction perpendicular to the side of the support member 30 and are supported by the support member 30.

図１、及び図２を用いて、発振装置１００の構成について詳細に説明する。図２は、図１に示す圧電振動子１０を示す断面図である。図１に示すように圧電振動子１０は、矩形を有する。また図２に示すように、圧電振動子１０は、上部電極４０、下部電極４５、圧電体５０からなる。圧電体５０は、上部電極４０と下部電極４５に挟まれている。圧電体５０は、圧電効果を有する材料により構成され、例えばジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）、又はチタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ_３）等により構成される。また圧電体５０の厚みは、１０ｕｍ〜１ｍｍであることが好ましい。厚みが１０ｕｍ未満である場合、圧電体５０は脆性材料により構成されるため、破損等が生じやすい。一方、厚みが１ｍｍを超える場合、圧電体５０の電界強度が低減する。従ってエネルギー変換効率の低下を招く。 The configuration of the oscillation device 100 will be described in detail with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 2 is a cross-sectional view showing the piezoelectric vibrator 10 shown in FIG. As shown in FIG. 1, the piezoelectric vibrator 10 has a rectangular shape. As shown in FIG. 2, the piezoelectric vibrator 10 includes an upper electrode 40, a lower electrode 45, and a piezoelectric body 50. The piezoelectric body 50 is sandwiched between the upper electrode 40 and the lower electrode 45. The piezoelectric body 50 is made of a material having a piezoelectric effect, and is made of, for example, lead zirconate titanate (PZT), barium titanate (BaTiO ₃ ), or the like. The thickness of the piezoelectric body 50 is preferably 10 um to 1 mm. When the thickness is less than 10 μm, the piezoelectric body 50 is made of a brittle material, and thus is easily damaged. On the other hand, when the thickness exceeds 1 mm, the electric field strength of the piezoelectric body 50 is reduced. Therefore, the energy conversion efficiency is reduced.

上部電極４０、及び下部電極４５は、例えば銀、又は銀／パラジウム合金等によって構成される。上部電極４０、及び下部電極４５の厚みは、１〜５０ｕｍであることが好ましい。厚みが１ｕｍ未満の場合、均一に成形することが難しくなる。一方、５０ｕｍを超える場合、上部電極４０、又は下部電極４５が圧電体５０に対して拘束面となり、エネルギー変換効率の低下を招く。 The upper electrode 40 and the lower electrode 45 are made of, for example, silver or a silver / palladium alloy. The thicknesses of the upper electrode 40 and the lower electrode 45 are preferably 1 to 50 um. When the thickness is less than 1 μm, it becomes difficult to form the film uniformly. On the other hand, when it exceeds 50 um, the upper electrode 40 or the lower electrode 45 becomes a constraining surface with respect to the piezoelectric body 50 and causes a decrease in energy conversion efficiency.

図１に示すように梁部２１、２２は、圧電振動子１０の重心位置から支持部材３０の角部に向けて細くなっている。一方、梁部２３、２４の幅は一定である。振動部材２０は、セラミック材料に対して高い弾性率を持つ材料によって構成され、例えばリン青銅、又はステンレス等によって構成される。また振動部材２０の縦弾性係数は、１〜５００ＧＰａであることが好ましい。振動部材２０の縦弾性係数が過度に低い、又は高い場合、機械振動子としての特性や信頼性を損なうおそれがある。支持部材３０は、例えば矩形を有する。支持部材３０は、例えばステンレス等により構成される。 As shown in FIG. 1, the beam portions 21 and 22 are narrowed from the position of the center of gravity of the piezoelectric vibrator 10 toward the corner portion of the support member 30. On the other hand, the width of the beam portions 23 and 24 is constant. The vibration member 20 is made of a material having a high elastic modulus with respect to the ceramic material, and is made of, for example, phosphor bronze or stainless steel. The longitudinal elastic modulus of the vibrating member 20 is preferably 1 to 500 GPa. If the longitudinal elastic modulus of the vibration member 20 is excessively low or high, the characteristics and reliability as a mechanical vibrator may be impaired. The support member 30 has a rectangular shape, for example. The support member 30 is made of, for example, stainless steel.

次に、本実施形態に係る発振装置１００の製造方法について説明する。まず圧電体５０を製造する。圧電体５０の製造は、グリーンシート法により行い、大気中において１１００℃で２時間焼成する。次いで圧電体５０に、上部電極４０、及び下部電極４５を形成する。そして圧電体５０に、厚み方向に分極処理を施す。これにより得られた圧電振動子１０を、エポキシ系樹脂等を用いて振動部材２０へ接着する。その後振動部材２０を、支持部材３０により支持させる。これにより発振装置１００が形成される。 Next, a method for manufacturing the oscillation device 100 according to this embodiment will be described. First, the piezoelectric body 50 is manufactured. The piezoelectric body 50 is manufactured by the green sheet method and baked at 1100 ° C. for 2 hours in the air. Next, the upper electrode 40 and the lower electrode 45 are formed on the piezoelectric body 50. The piezoelectric body 50 is subjected to polarization processing in the thickness direction. The piezoelectric vibrator 10 thus obtained is bonded to the vibration member 20 using an epoxy resin or the like. Thereafter, the vibration member 20 is supported by the support member 30. Thereby, the oscillation device 100 is formed.

圧電体５０は、外径＝φ１５ｍｍ、厚み＝１００ｕｍとすることができる。圧電体５０は、ジルコン酸チタン酸鉛系セラミックを用いることができる。上部電極４０、及び下部電極４５は、厚み＝８ｕｍとすることができる。上部電極４０、及び下部電極４５は、銀／パラジウム合金（重量比７０％：３０％）を用いることができる。振動部材２０は、厚み＝３００ｕｍとすることができる。振動部材２０は、リン青銅を用いることができる。支持部材３０は、外径＝φ１９ｍｍ、内径＝φ１８ｍｍの中空状のケースとすることができる。支持部材３０は、ＳＵＳ３０４を用いることができる。 The piezoelectric body 50 can have an outer diameter = φ15 mm and a thickness = 100 μm. For the piezoelectric body 50, a lead zirconate titanate ceramic can be used. The upper electrode 40 and the lower electrode 45 can have a thickness = 8 μm. For the upper electrode 40 and the lower electrode 45, a silver / palladium alloy (weight ratio 70%: 30%) can be used. The vibration member 20 can have a thickness = 300 μm. The vibrating member 20 can use phosphor bronze. The support member 30 can be a hollow case having an outer diameter = φ19 mm and an inner diameter = φ18 mm. As the support member 30, SUS304 can be used.

次に、本実施形態に係る発振装置１００を用いた圧電型電気音響変換器による音響再生方法について説明する。本実施形態では、パラメトリックスピーカーの動作原理を利用して音響再生をする。パラメトリックスピーカーの動作原理とは、ＡＭ変調やＤＳＢ変調、ＳＳＢ変調、ＦＭ変調をかけた超音波を空気中に放射し、超音波が空気中に伝播する際の非線形特性により、可聴音が出現する原理で音響再生を行うというものである。ここでいう非線形とは、流れの慣性作用と粘性作用の比で示されるレイノルズ数が大きくなると、層流から乱流に推移することをいう。すなわち、音波は流体内で微少にじょう乱しているため、音波は非線形で伝播している。特に超音波を空気中に放射した場合に、非線形性に伴う高調波が顕著に発生する。また音波は、空気中の分子集団が濃淡に混在する疎密状態である。空気分子が圧縮よりも復元するのに時間が生じた場合、圧縮後に復元できない空気が、連続的に伝播する空気分子と衝突し、衝撃波が生じて可聴音が発生する。 Next, a sound reproduction method using a piezoelectric electroacoustic transducer using the oscillation device 100 according to the present embodiment will be described. In this embodiment, sound reproduction is performed using the operation principle of a parametric speaker. The operating principle of a parametric speaker is that an ultrasonic wave that has been subjected to AM modulation, DSB modulation, SSB modulation, or FM modulation is radiated into the air, and audible sound appears due to nonlinear characteristics when the ultrasonic wave propagates into the air. Sound reproduction is performed in principle. Non-linear here means transition from laminar flow to turbulent flow when the Reynolds number indicated by the ratio of the inertial action and viscous action of the flow increases. That is, since the sound wave is slightly disturbed in the fluid, the sound wave propagates nonlinearly. In particular, when ultrasonic waves are radiated into the air, harmonics accompanying non-linearity are prominently generated. The sound wave is a dense state in which molecular groups in the air are mixed. When it takes time for air molecules to recover from compression, air that cannot be recovered after compression collides with continuously propagating air molecules, generating shock waves and producing audible sound.

次に、本実施形態の効果について説明する。図８は、第１の比較例に係る発振装置を示す平面図である。第１の比較例に係る発振装置は、圧電振動子１０を拘束する振動部材２０が、振動部材２０の四辺に位置する梁部２７を介して支持部材３０により支持されている。従って圧電振動子１０により発生される振動振幅は、梁部２７によって増幅される。これにより大きな振動振幅を有する発振装置を実現している。しかし第１の比較例に係る発振装置の振幅は、基本共振周波数近傍において大きく、それ以外の帯域では著しく減衰してしまう。 Next, the effect of this embodiment will be described. FIG. 8 is a plan view showing the oscillation device according to the first comparative example. In the oscillation device according to the first comparative example, the vibration member 20 that restrains the piezoelectric vibrator 10 is supported by the support member 30 via the beam portions 27 positioned on the four sides of the vibration member 20. Accordingly, the vibration amplitude generated by the piezoelectric vibrator 10 is amplified by the beam portion 27. Thus, an oscillation device having a large vibration amplitude is realized. However, the amplitude of the oscillation device according to the first comparative example is large in the vicinity of the fundamental resonance frequency, and is significantly attenuated in other bands.

これに対し本実施形態における発振装置１００は、見かけ上、梁部２１、２２と圧電振動子１０により構成される振動子、及び梁部２３、２４と圧電振動子１０により構成される振動子を有する。また梁部２１、２２と梁部２３、２４は、互いに長さと幅が異なる。このため発振装置１００は、見かけ上、異なる２つの振動子を有することとなり、振動モードを増加させ、振動を縮退させることができる。すなわち基本共振周波数を増加させ、これらの一部を重なり合わせることにより、振幅が減衰する帯域において振幅を補完し、周波数特性を平坦にすることができる。従って、圧電振動子を用いた発振装置によって薄型化を図りつつ、十分な振動振幅を得ることができ、かつ広帯域において平坦な周波数振幅特性を生み出すことができる。 On the other hand, the oscillation device 100 according to the present embodiment apparently includes a vibrator constituted by the beam portions 21 and 22 and the piezoelectric vibrator 10 and a vibrator constituted by the beam portions 23 and 24 and the piezoelectric vibrator 10. Have. The beam portions 21 and 22 and the beam portions 23 and 24 have different lengths and widths. Therefore, the oscillation device 100 apparently has two different vibrators, and can increase the vibration mode and degenerate the vibration. That is, by increasing the basic resonance frequency and overlapping a part thereof, the amplitude can be complemented in a band where the amplitude is attenuated, and the frequency characteristics can be flattened. Therefore, it is possible to obtain a sufficient vibration amplitude while reducing the thickness by an oscillation device using a piezoelectric vibrator, and to produce a flat frequency amplitude characteristic in a wide band.

梁部２１、２２は、圧電振動子１０の重心位置から支持部材３０による支持部に向けて細くなっている。このため梁部２１、２２は支持部分が動きやすくなっており、より大きく変位することが可能となる。従ってより大きな振動振幅を有する発振装置を実現することができる。また梁部の形状によって、共振周波数を任意に調整することができるため、通常のスピーカーとして使用し、又はパラメトリックスピーカーとして使用することが可能である。さらに梁部の形状は任意に変形することができる。よって振幅が減衰する帯域において振幅を補完するように、梁部の形状を変形して共振周波数を調整することができる。そして梁部の形状は、圧電振動子１０の重心を中心に対称となっている。このため安定した振動を実現することができる。 The beam portions 21 and 22 are narrowed from the position of the center of gravity of the piezoelectric vibrator 10 toward the support portion by the support member 30. Therefore, the support portions of the beam portions 21 and 22 are easy to move and can be displaced more greatly. Therefore, an oscillation device having a larger vibration amplitude can be realized. Further, since the resonance frequency can be arbitrarily adjusted depending on the shape of the beam portion, it can be used as a normal speaker or a parametric speaker. Furthermore, the shape of the beam portion can be arbitrarily changed. Therefore, the resonance frequency can be adjusted by modifying the shape of the beam so as to complement the amplitude in the band where the amplitude is attenuated. The shape of the beam portion is symmetric about the center of gravity of the piezoelectric vibrator 10. For this reason, stable vibration can be realized.

図３は、第２の実施形態に係る発振装置１０２を示す平面図であり、第１の実施形態における図１に対応している。本実施形態に係る発振装置１０２は、圧電振動子１０が円形を有する点を除いて、第１の実施形態に係る発振装置１００と同様である。 FIG. 3 is a plan view showing the oscillation device 102 according to the second embodiment, and corresponds to FIG. 1 in the first embodiment. The oscillation device 102 according to the present embodiment is the same as the oscillation device 100 according to the first embodiment except that the piezoelectric vibrator 10 has a circular shape.

本実施形態においても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。また圧電振動子１０は、任意の形状、及び大きさをとることができる。これにより共振周波数を調整することが可能となる。 Also in this embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained. The piezoelectric vibrator 10 can take any shape and size. As a result, the resonance frequency can be adjusted.

図４は、第３の実施形態に係る発振装置１０４を示す平面図であり、第１の実施形態における図１に対応している。本実施形態に係る発振装置１０４は、振動部材２０が梁部２５、２６をさらに有している点を除いて、第１の実施形態に係る発振装置１００と同様である。 FIG. 4 is a plan view showing the oscillation device 104 according to the third embodiment, and corresponds to FIG. 1 in the first embodiment. The oscillation device 104 according to the present embodiment is the same as the oscillation device 100 according to the first embodiment except that the vibration member 20 further includes beam portions 25 and 26.

図４に示すように、支持部材３０は、長辺と短辺を有する矩形である。梁部２５と梁部２６は、圧電振動子１０の重心位置を中心に対称に設けられている。梁部２３、２４は、支持部材３０の短辺と垂直な方向に伸長し、支持部材３０により支持されている。梁部２５、２６は、支持部材３０の長辺と垂直な方向に伸長し、支持部材３０により支持されている。 As shown in FIG. 4, the support member 30 is a rectangle having a long side and a short side. The beam portion 25 and the beam portion 26 are provided symmetrically about the position of the center of gravity of the piezoelectric vibrator 10. The beam portions 23 and 24 extend in a direction perpendicular to the short side of the support member 30 and are supported by the support member 30. The beam portions 25 and 26 extend in a direction perpendicular to the long side of the support member 30 and are supported by the support member 30.

本実施形態においても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。また発振装置１０４は、見かけ上、梁部２５、２６と圧電振動子１０により構成される振動子を更に有する。このため振動モードが増加する。すなわち、新たな共振周波数が生じるため、より平坦な周波数特性を実現することができる。なお、梁部の数は任意に増減することができる。互いに異なる共振周波数を生じさせる梁部の数を増減することにより、振動モードの増減を行うことができる。 Also in this embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained. In addition, the oscillation device 104 further includes a vibrator constituted by the beam portions 25 and 26 and the piezoelectric vibrator 10. This increases the vibration mode. That is, since a new resonance frequency is generated, a flatter frequency characteristic can be realized. In addition, the number of beam parts can be increased / decreased arbitrarily. The vibration mode can be increased / decreased by increasing / decreasing the number of beam portions that generate different resonance frequencies.

図５は、第４の実施形態に係る発振装置１０６を示す断面図である。本実施形態に係る発振装置１０６は、圧電振動子１５をさらに備えている点を除いて、第１の実施形態に係る発振装置１００と同様である。 FIG. 5 is a cross-sectional view showing an oscillation device 106 according to the fourth embodiment. The oscillation device 106 according to the present embodiment is the same as the oscillation device 100 according to the first embodiment except that the oscillation device 106 further includes a piezoelectric vibrator 15.

図５に示すように圧電振動子１５は、圧電振動子１０と同一の形状を有する。また圧電振動子１５は、振動部材２０の他面において拘束される。そして圧電振動子１５は、振動部材２０を挟んで圧電振動子１０と対称に位置する。圧電振動子１０と圧電振動子１５は、分極方向が互いに逆である。 As shown in FIG. 5, the piezoelectric vibrator 15 has the same shape as the piezoelectric vibrator 10. The piezoelectric vibrator 15 is restrained on the other surface of the vibration member 20. The piezoelectric vibrator 15 is positioned symmetrically with the piezoelectric vibrator 10 with the vibration member 20 interposed therebetween. The polarization directions of the piezoelectric vibrator 10 and the piezoelectric vibrator 15 are opposite to each other.

本実施形態においても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。また圧電振動子１０と圧電振動子１５は、分極方向が互いに逆である。このため一方を縮めた場合、他方は伸びることとなる。これにより、より大きな振動振幅を有する発振装置を実現することができる。 Also in this embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained. Further, the polarization directions of the piezoelectric vibrator 10 and the piezoelectric vibrator 15 are opposite to each other. For this reason, when one side is contracted, the other side is extended. Thereby, an oscillation device having a larger vibration amplitude can be realized.

図６は、第５の実施形態に係る圧電振動子１１０を示す斜視図である。本実施形態に係る発振装置は、圧電振動子の構成を除いて第１の実施形態に係る発振装置１００と同様である。また本実施形態に係る圧電振動子１１０は、積層構造を有することを除いて第１の実施形態に係る圧電振動子１０と同様である。 FIG. 6 is a perspective view showing a piezoelectric vibrator 110 according to the fifth embodiment. The oscillation device according to the present embodiment is the same as the oscillation device 100 according to the first embodiment except for the configuration of the piezoelectric vibrator. The piezoelectric vibrator 110 according to the present embodiment is the same as the piezoelectric vibrator 10 according to the first embodiment except that it has a laminated structure.

図６に示すように圧電振動子１１０は、複数の圧電体と複数の電極を交互に積層して構成されている。圧電体６０、６１、６２、６３、６４の間には、電極７０、７１、７２、７３が１層ずつ形成されている。電極７０と電極７２、及び電極７１と電極７３は、それぞれ互いに接続している。各圧電体の分極方向は、１層ごとに逆向きとなっている。また各電極間に生じる電界の向きも、交互に逆向きとなっている。 As shown in FIG. 6, the piezoelectric vibrator 110 is configured by alternately laminating a plurality of piezoelectric bodies and a plurality of electrodes. Between the piezoelectric bodies 60, 61, 62, 63 and 64, electrodes 70, 71, 72 and 73 are formed one by one. The electrode 70 and the electrode 72, and the electrode 71 and the electrode 73 are connected to each other. The polarization direction of each piezoelectric body is reverse for each layer. In addition, the direction of the electric field generated between the electrodes is alternately reversed.

本実施形態においても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。また圧電振動子１１０は積層構造を有しているため、電極層間に生じる電界強度が高い。これにより圧電振動子１１０の駆動力を向上させることができる。なお、圧電振動子１１０の積層数は任意に増減できる。 Also in this embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained. In addition, since the piezoelectric vibrator 110 has a laminated structure, the electric field strength generated between the electrode layers is high. Thereby, the driving force of the piezoelectric vibrator 110 can be improved. Note that the number of stacked piezoelectric vibrators 110 can be arbitrarily increased or decreased.

図１、図３、図４、図５、及び図６に示した発振装置を作成し、各発振装置の特性を調べた（実施例１〜５）。本実施例では、発振装置をパラメトリックスピーカーとして機能させた。また第２の比較例として、実施例１〜５と同一の平面積を有する動電型の発振装置を作成し、特性を調べた。その結果を表１に示す。なお音圧レベル周波数特性の測定では、交流電圧１Ｖ入力時の音圧レベルを、圧電振動子から１０ｃｍ離れた位置に配置したマイクロホンにより測定した。周波数の測定範囲は１０Ｈｚ〜１０ｋＨｚとした。また落下衝撃安定性の測定では、発振装置を備える電気音響変換器を搭載した携帯通信端末を５０ｃｍの高さから、５回自然落下させた。その後、携帯通信端末の破損等を目視で確認した。さらに、音圧特性を測定し、試験前後において音圧レベル差が３ｄＢ以内の場合、○とした。 The oscillation devices shown in FIGS. 1, 3, 4, 5, and 6 were produced, and the characteristics of the oscillation devices were examined (Examples 1 to 5). In this embodiment, the oscillation device is made to function as a parametric speaker. In addition, as a second comparative example, an electrodynamic oscillation device having the same plane area as in Examples 1 to 5 was created, and the characteristics were examined. The results are shown in Table 1. In the measurement of the sound pressure level frequency characteristics, the sound pressure level when an AC voltage of 1 V was input was measured with a microphone placed at a position 10 cm away from the piezoelectric vibrator. The frequency measurement range was 10 Hz to 10 kHz. In the measurement of drop impact stability, a mobile communication terminal equipped with an electroacoustic transducer equipped with an oscillation device was naturally dropped five times from a height of 50 cm. Thereafter, the damage of the mobile communication terminal was visually confirmed. Furthermore, the sound pressure characteristic was measured, and when the sound pressure level difference before and after the test was within 3 dB, it was rated as “good”.

この表から、各実施例に係る発振装置は、第２の比較例と比べて、音圧レベルが高く、周波数特性が平坦であることが示された。また第２の比較例と比べて、落下衝撃安定性が高いことも示された。 From this table, it was shown that the oscillation device according to each example had a higher sound pressure level and a flat frequency characteristic compared to the second comparative example. It was also shown that the drop impact stability was higher than in the second comparative example.

また、図７に示すように、携帯通信端末１２０のスピーカー１２２として、実施例１〜５に係る発振装置を使用した。スピーカー１２２は、携帯通信端末１２０の筐体の内面に取り付けた。各実施例を用いた場合のスピーカー１２２の特性を表２に示す。なお、測定条件は、表１と同様である。 As shown in FIG. 7, the oscillation devices according to Examples 1 to 5 were used as the speaker 122 of the mobile communication terminal 120. The speaker 122 was attached to the inner surface of the casing of the mobile communication terminal 120. Table 2 shows the characteristics of the speaker 122 when each embodiment is used. Measurement conditions are the same as in Table 1.

この表から、各実施例に係る携帯通信端末１２０は、落下衝撃安定性が高いことが示された。 From this table | surface, it was shown that the portable communication terminal 120 which concerns on each Example has high drop impact stability.

以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described with reference to drawings, these are the illustrations of this invention, Various structures other than the above are also employable.

１０圧電振動子
１５圧電振動子
２０振動部材
２１〜２７梁部
３０支持部材
４０上部電極
４５下部電極
５０圧電体
６０〜６４圧電体
７０〜７３電極
１００発振装置
１０２発振装置
１０４発振装置
１０６発振装置
１１０圧電振動子
１２０携帯通信端末
１２２スピーカー DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Piezoelectric vibrator 15 Piezoelectric vibrator 20 Vibrating member 21-27 Beam part 30 Support member 40 Upper electrode 45 Lower electrode 50 Piezoelectric body 60-64 Piezoelectric body 70-73 Electrode 100 Oscillator 102 Oscillator 104 Oscillator 106 Oscillator 110 Piezoelectric vibrator 120 Portable communication terminal 122 Speaker

Claims

第１の圧電振動子と、
一面側において前記第１の圧電振動子を拘束し、前記第１の圧電振動子から伸びる複数の梁部により構成される振動部材と、
前記第１の圧電振動子の周囲に位置し、前記複数の梁部の端部を支持する支持部材と、
を備え、
前記複数の梁部は、前記第１の圧電振動子の重心位置を中心に対称である少なくとも２つの前記梁部からなる組を複数構成しており、
前記複数の組のうち少なくとも１組を構成する前記梁部と前記第１の圧電振動子により生じる共振周波数は、他の組を構成する前記梁部と前記第１の圧電振動子により生じる共振周波数と異なる発振装置。 A first piezoelectric vibrator;
A vibration member configured by a plurality of beam portions that constrain the first piezoelectric vibrator on one surface side and extend from the first piezoelectric vibrator;
A support member positioned around the first piezoelectric vibrator and supporting ends of the plurality of beam portions;
With
The plurality of beam portions constitutes a plurality of sets of at least two beam portions that are symmetric with respect to the center of gravity of the first piezoelectric vibrator,
The resonance frequency generated by the beam part and the first piezoelectric vibrator constituting at least one of the plurality of sets is the resonance frequency generated by the beam part and the first piezoelectric vibrator constituting another group. And different oscillation device.

請求項１に記載の発振装置において、
前記複数の組のうち少なくとも１組を構成する前記梁部は、前記第１の圧電振動子の重心位置から端部に向けて細くなる発振装置。 The oscillation device according to claim 1,
The oscillation device in which the beam portion constituting at least one of the plurality of sets becomes narrower from the center of gravity of the first piezoelectric vibrator toward the end.

請求項１または２に記載の発振装置において、
前記支持部材は矩形である発振装置。 The oscillation device according to claim 1 or 2,
The oscillation device wherein the support member is rectangular.

請求項３に記載の発振装置において、
前記複数の組のうち少なくとも１組を構成する前記梁部は、前記支持部材の角部により支持されている発振装置。 The oscillation device according to claim 3.
The oscillation device in which the beam portions constituting at least one of the plurality of sets are supported by corner portions of the support member.

請求項１ないし４いずれか１項に記載の発振装置において、
前記第１の圧電振動子は矩形である発振装置。 The oscillation device according to any one of claims 1 to 4,
An oscillation device in which the first piezoelectric vibrator is rectangular.

請求項１ないし４いずれか１項に記載の発振装置において、
前記第１の圧電振動子は円形、又は楕円形である発振装置。 The oscillation device according to any one of claims 1 to 4,
The oscillation device in which the first piezoelectric vibrator is circular or elliptical.

請求項１ないし６いずれか１項に記載の発振装置において、
前記第１の圧電振動子と同一の形状を有し、前記振動部材の他面において拘束され、かつ前記振動部材を挟んで前記第１の圧電振動子と対称に位置する第２の圧電振動子を更に備える発振装置。 The oscillation device according to any one of claims 1 to 6,
A second piezoelectric vibrator having the same shape as the first piezoelectric vibrator, constrained on the other surface of the vibration member, and positioned symmetrically with respect to the first piezoelectric vibrator with the vibration member interposed therebetween An oscillation device further comprising:

請求項１ないし７いずれか１項に記載の発振装置において、
前記第１の圧電振動子は、複数の圧電体と電極を交互に積層して構成されている発振装置。 The oscillation device according to any one of claims 1 to 7,
The first piezoelectric vibrator is an oscillation device configured by alternately laminating a plurality of piezoelectric bodies and electrodes.

請求項１ないし８いずれか１項に記載の発振装置において、
前記発振装置は、音波センサの発信源である発振装置。 The oscillation device according to any one of claims 1 to 8,
The oscillation device is an oscillation device that is a transmission source of a sound wave sensor.

請求項１ないし８いずれか１項に記載の発振装置において、
前記発振装置は、スピーカーである発振装置。 The oscillation device according to any one of claims 1 to 8,
The oscillation device is an oscillation device which is a speaker.